附著于航天器表面上的月塵可能引起很多故障, 包括機械結構卡死、密封機構失效、光學系統(tǒng)靈敏度下降、部件磨損以及熱控系統(tǒng)故障，并且對宇航員的生命健康產(chǎn)生了巨大威脅。為了對月球和火星以及其他探索做準備，德國弗勞恩霍夫IST研究所牽頭了DEAR項目（塵埃環(huán)境應用和研究）中的一個子項目，利用不均勻電場移除敏感材料表面的灰塵顆粒。LPKF ProtoLaser系統(tǒng)高精度加工PET薄膜在系統(tǒng)性試驗中表現(xiàn)出色。

1.月塵對人類和探索設備是非常危險的存在

人類探月工程的發(fā)展歷程充滿了挑戰(zhàn)與突破。從蘇聯(lián)的早期探索到美國的阿波羅計劃，再到中國的嫦娥系列任務，每一步都凝聚著人類的智慧和勇氣。

就人類目前的科學技術而言，重返月球已經(jīng)不算太難，但是一塊新的絆腳石出現(xiàn)在了人類面前，成為重返月球不可小視的一個障礙，它就是月塵（moondust）。這些不同形狀和大小的月球塵埃，通常帶有鋒利的邊緣和電荷，極度干燥的環(huán)境和無情的宇宙輻射會在微粒中產(chǎn)生靜電荷，從而使它們附著在宇航服、靴子、太陽能電池板、相機鏡頭和幾乎所有其他東西上。它還會進入墊圈和密封件，導致其失效。正如在阿波羅任務中發(fā)現(xiàn)的那樣，月球塵埃被帶入宇航員的棲息地，從而引起了長期的肺部問題。

2.非均勻電場除塵試驗

為了對月球和火星以及其他探索做準備，歐空局啟動了DEAR項目（塵埃環(huán)境應用和研究），為系統(tǒng)地研究風化層與空間探索設備表面和系統(tǒng)的相互作用提供可行性方案。該項目旨在通過不同方法開發(fā)和測試去除各種表面灰塵的策略，包括電場和振動技術。

位于德國布倫瑞克的弗勞恩霍夫IST研究所牽頭了一個子項目，利用不均勻電場移除敏感材料表面的灰塵顆粒。首先，他們嘗試了不同的數(shù)學模型，以預測不同幾何形狀和電路間距以及外加信號在脈沖形狀、正負極性和電壓方面的影響。根據(jù)調(diào)研結果和建議，挪威的 Gusland 咨詢公司進行了系統(tǒng)的實驗測試，以驗證預期，并最終得到了最佳設計 - 高壓偏置的脈沖性能最佳。

最終確認的幾何圖形設計和測試示例：在標準FR4測試樣品上使用500V脈沖和7.5V偏壓移動粒子。

3.LPKF ProtoLaser系統(tǒng)高精度加工PET薄膜

LPKF ProtoLaser U4 在ROWO Coating 公司提供的透明薄膜上加工了設計好的樣品圖形。在 200 μm PET 薄膜上覆蓋所需材料，并用紫外激光器從數(shù)個接觸焊盤上去除表面氧化層，以實現(xiàn)復雜幾何形狀的電接入。

LPKF ProtoLaser U4集成紫外激光器，具有多種材料加工能力。紫外激光器的高脈沖能量可實現(xiàn)無殘留的消融過程，實現(xiàn)精準無殘留的幾何圖形加工。LPKF ProtoLaser U4 能夠快速準確地制作幾何圖形或切割各種材料，是一款高精度多功能的加工工具。

LPKF ProtoLaser U4可以精確地進行電路板分板，沒有機械應力，可鉆微孔，并在焊盤上開窗。紫外激光器還可切割和加工LTCC、燒結陶瓷，聚酰亞胺薄膜，精細半固化片，甚至可以在ITO/TCO基材中形成不可見結構。它也可以輕松處理層壓材料，如FR4和特定的RF以及基板。

LPKF ProtoLaser U4配備了強大的CircuitPro Advanced軟件，豐富的材料數(shù)據(jù)庫，可為各種材料提供最佳的激光參數(shù)。因為激光不直接接觸材料，不產(chǎn)生設備耗材成本。微材料加工得益于激光的精細光斑直徑，精確的z軸聚焦和對加工位置的精確控制，使其成為高精度應用的卓越工具。

而對于PET薄膜材料結構，另一臺LPKF ProtoLaser R4激光設備加工效果更優(yōu)。系統(tǒng)配備了亞飛秒超快激光器，可以在沒有任何熱影響的情況下對薄膜基材進行極其精確的圖形制作，以及針對硬化或燒制后基材的精確切割。

來源：LPKF樂普科

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